Das konsequente Sicherheitscockpit

Ein Wort zur “Historie”

Als Wilhelm Dirks Ende der 70er Jahre die DG-100 entwarf, bekam sie von Anfang an ein Zweischalen-Cockpit. Dieses erwies sich als viel steifer als die in früheren Flugzeugen gebauten Cockpits und bot dem Piloten im Falle eines Crashs einen echten zusätzlichen Schutz.
Anderen Hersteller entwickelten ähnliche Cockpit-Aufbauten und es bürgerte sich allgemein der Name “Sicherheitscockpit” für diese Art der Konstruktion ein. Es fanden dabei im Laufe der Zeit immer mal wieder Detail-Verbesserungen statt, doch hat sich das Grundkonzept bis heute nur unwesentlich verändert. Lediglich die Verwendung neuer Materialien wie Kohlefasern oder eine Hybrid-Bauweise aus Kohle-Aramid wie z. Bsp. bei der DG-808C brachte noch einmal einen substantiellen Fortschritt.

Übrigens: Das Cockpit der DG-800S ist nach wie vor als Glasgewebe gebaut. Jedoch sind die Belastungen im Falle eines Crashs beim Segelflugzeugrumpf auch geringer, weil dem Piloten kein Motor im Rücken sitzt und nach vorn drückt.

Im Jahre 1994 erhielt der Technische Überwachungsverein Rheinland einen Forschungsauftrag zur Verbesserung der Pilotensicherheit in Segelflugzeugen im Falle eines Crashs. Darüber wurde bereits ausführlich berichtet.
Im Rahmen dieses Forschungsauftrages bestand natürlich auch die Notwendigkeit, das Verhalten eines typischen Segelflugzeugrumpfes im Falles eines Aufpralls unter Laborbedingungen zu ermitteln.
Zu diesem Zweck wandte sich damals der TÜV an die Deutschen Segelflugzeughersteller mit der Bitte, einen Testrumpf – natürlich gegen Bezahlung – zur Verfügung zu stellen. Wie uns berichtet wurde, erntete man bei allen nur Absagen – aus welchen Gründen auch immer. Nur Glaser-Dirks war bereit, einen Testrumpf zu bauen – wohl auch deshalb, weil Wilhelm Dirks von der Festigkeit und Qualität seiner Konstruktion fest überzeugt war.
Und so entstand der Rumpf für den Crashtest: Die neueste Version für die DG-800 in serienmäßiger Ausführung nur ohne Haube, Rumpfröhre und Leitwerk.
Es wurde ein Crashtest durchgeführt in der Art, wie er anderweitig beschrieben wurde, ein Hochgeschwindigkeitsfilm entstand und Glaser-Dirks bekam als einziges Unternehmen eine Kopie davon. Grundsätzlich waren nämlich die Ergebnisse bis zum Abschluss aller Untersuchungen geheim, aber als “beteiligtes” Unternehmen erhielt Glaser-Dirks Einblick in die Ergebnisse. Der Film ging im Hause Glaser in den Turbulenzen des Firmen-Zusammenbruchs aus unerklärlichen Gründen verloren. Allerdings sind die Ergebnisse des Tests schon lange allen einschlägigen Unternehmen bekannt.
Drei Jahre später las ich selbst im “Aerokurier” einen Artikel über das noch immer laufende Forschungsprojekt, rief beim TÜV an, bekam in Martin Sperber einen sehr entgegenkommenden Fachmann ans Telefon und hörte überhaupt zum ersten Mal davon, dass Glaser-Dirks seinerzeit den Rumpf zur Verfügung gestellt hatte, dass er uns gern noch einmal die Ergebnisse erklären würde und dass wir auch den “geheimen” Film noch einmal sehen könnten.
Es kam dann zu dem schon beschriebenen Besuch.

Der Crashtest

Am Vormittag diskutierten wir die verschiedenen Möglichkeiten von Cockpit-Konstruktionen und deren mögliche Schutzwirkung für Piloten.
Wie bereits berichtet, wird der Pilot ausreichend bei Unfällen der Typen 1 bis 3 geschützt:
1. Geringe Geschwindigkeit, Nase hoch, die Pfannkuchen-Landung
2. Weniger harte Landung mit normaler Geschwindigkeit ohne Abfangbogen und einem Aufschlagwinkel von etwa 10 Grad
3. Typischer Außenlande-Unfall: Aufschlagwinkel 30 Grad bei normaler Geschwindigkeit und anschließendem “Ringelpietz”
Dagegen:
4. Aufschlag bei etwa 45 Grad mit hoher Geschwindigkeit – zum Bsp. aus dem Trudeln heraus oder durch Aufschlag auf ein Hindernis bei der Landung
Leider ist – und diese Aussage stammt von dem leitenden Ingenieur der Crash-Versuche – vermutlich keine gegenwärtig verfügbare Cockpit-Konstruktion in der Lage, ausreichenden Schutz bei diesem Fall 4 zu gewährleisten – dem schlimmsten aber leider sehr häufigen Unfalltyp.
Auch die Versuche von Prof. Röger von der Fachhochschule Aachen haben ergeben, dass ein gut gebautes Sicherheitscockpit derzeit wohl in der Lage ist, einen Landestoß von 6m/sek (22 km/h) auszuhalten, dass es aber schon bei 8 m/sec versagt. Bei diesen Versuchen ging es zwar um einen anderen Typ des Aufschlages, doch entsprach die Aufprallgeschwindigkeit eben auch nur 28 km/h.
Nach dem Essen sahen wir nun einen Film mit der Hochgeschwindigkeitskamera zu genau diesem Fall 4. Es waren eigentlich drei Filme: Von rechts, von links und von oben – jeweils etwa eine Minute lang.
Der Anfang war der gleiche, wie beim jüngsten Versuch. Zumindest so lange, bis die Rumpfspitze den Grasboden in dem Container berührte. Dann aber kam es zu folgendem Ablauf:
Die Rumpfspitze bohrt sich in die Grasnarbe. Nach wenigen Zentimetern beginnt sie, sich hoch zu biegen. Die Rumpfspitze taucht sozusagen aus dem Erdreich wieder auf und beginnt auf der schrägen Oberfläche hoch zu rutschen. Das geht natürlich nicht, ohne die Cockpitstruktur zu überlasten. Beulen laufen über die Seitenwände nach hinten und der Haubenrahmen zersplittert.
Das alles geschieht im Film natürlich völlig geräuschlos bis auf das Summen der 16 mm-Kamera, was die ganze Erscheinung nur noch gespenstischer macht. Völlig gebannt und sprachlos habe ich derweil auf den Flügelansatz mit den Gewichten gestarrt, die das restliche Flugzeug simulieren sollen: Ich erwartete, dass das Hinterteil des Rumpfes nun abgebremst und immer langsamer würde. Es war nicht zu glauben – der Rumpf auf seinem Fahrwerk fährt nahezu ungebremst weiter, während sich die Rumpfspitze immer höher biegt.
Jetzt in einem Biegewinkel des Haubenrahmens von etwa 45 Grad berührt der Instrumentenpilz den nach vorn gebogenen Kopf des Dummies und drückt ihn wieder nach hinten. Immer noch schieben die Gewichte als simulierte Flugzeugmasse die Rückenlehne weiter nach vorn. Und schließlich sitzt der Dummy zwischen dem steil aufragenden Cockpit-Vorderteil und dem Rückenlehnenspant eingeklemmt wie die Wurst im Salami-Sandwich. Jetzt erst wird das Rumpf-Hinterteil abrupt gebremst durch den flach gegen den Boden drückenden Rumpfboden, der den Dummy zusammen presst. Dieser gibt mit seinem Körper die Kraft in den Rückenlehnenspant weiter.
Hier hatte der Dummy keine Knautschzone vor sich – er war die Knautschzone selbst!
Fast ebenso überraschend war der Schluss des Films: Das Rumpf-Hinterteil sprang wieder zurück, der elastische Rumpfboden legte sich flach zurück und der Dummy saß am Schluss mit leicht angeschmutzten Hosenbeinen und etwas Gras im Haubenrahmen “friedlich” in einem fast unzerstört aussehenden Cockpit.
Aber er war “vollständig tot”!
Der gleiche Film von der anderen Seite gesehen zeigte im Grunde das gleiche Bild. In der Draufsicht dagegen erkannte man, wie sich das Cockpit zusammen stauchte und rund wurde wie ein Pfannkuchen, bevor es sich aufwölbte und den Dummy zusammen drückte, wie es ein Mensch niemals hätte aushalten können. Es war deprimierend und furchtbar.
Jetzt sehe ich auch den Unfall meines Clubkameraden im Sommer 1996 etwas differenzierter: Es ist ihm wohl nicht nur der Schultergurt abgerutscht sondern ihm auch das Cockpit entgegen gekommen, bis ihm das Funkgerät die letztendlich tödliche Verletzung beigebracht hat. Der Boden des Cockpits wies jedenfalls die gleichen Längsrisse auf, wie sie bei einem Hochwölben der Cockpit-Vorderteils entstehen.
Anschließend sahen wir noch einen zweiten Crashfilm mit einem Spezial-Cockpit, stark wie ein Panzer und in dieser Form nicht in der Praxis zu verwenden. Dafür war es auch gar nicht gebaut worden, sondern es sollte nur damit ausprobiert werden, ob es überhaupt eine “Überlebenszelle” für Segelflugzeugpiloten geben kann.
Und das hat gehalten!
Immerhin zeigte der Versuch, dass Verbesserungen möglich sind.

Zur Klarstellung

Es war wirklich ein deprimierender Film – deprimierend vor allem, weil hier unser Cockpit versagte. (Aber erinnern Sie sich bitte, dass damals wohl nur die Firma Glaser-Dirks bereit war, ihr Cockpit für einen Test zur Verfügung zu stellen!)
Der Film zeigte eben, dass ein Crash unter den hier simulierten Bedingungen in unserem Cockpit nicht überlebbar gewesen wäre und – nach Aussage der Experten – auch in keinem anderen der heute verkauften Cockpits. In keinem Cockpit hätte man bei solch einem Unfall eine Chance zum Überleben gehabt – das ist auch nicht überraschend, denn dafür war keines der Cockpits konstruiert worden!
Die Aufgabe des TÜV mit seinem Forschungsauftrag bestand ja gerade darin, die derzeitige Situation zu verbessern und neue Wege zu erkunden.

Die Konsequenzen

Als schließlich das Licht wieder anging, herrschte allseits betretenes Schweigen.
Meine fassungslose Frage lautete: “Das habt Ihr alles gewusst? Und was habt Ihr daraufhin gemacht?”
Die Antwort: “Dafür hatte damals Glaser-Dirks kein Geld mehr gehabt.”
Das ist zweifellos ebenso wahr wie erschütternd.
Was hätte man machen können?
Eigentlich ist die Sache von der Konstruktion her gar nicht schwer zu realisieren:
Eine Knautschzone, die diesen Namen verdient, haben wir beim Segelflugzeug nicht. Aber wir haben oft einen “weichen Gegner”. Das heißt, dass wir unser Gegenüber bei einem Aufprall als Knautschzone gebrauchen können, denn dieser Gegenüber ist eben kein anderes Auto sondern sehr häufig mehr oder weniger weicher Boden. Dort muss unser Cockpit eindringen, ohne sich zu verbiegen und es müssen die entstehenden Kräfte um den Piloten herum gelenkt werden in den Flügelansatz bis zum hinteren Querkraftbeschlag.
Dazu braucht man

• vor allem zwei sehr kräftige Stringer, zwei Gurte als massive Kastenholme, die das Cockpit seitlich verstärken und die auftretenden Kräfte nach hinten übertragen.
  Die Stringer müssen in der Rumpfspitze beginnen, bis zur hinteren Flügelaufhängung reichen und dürfen keinerlei Schwächungen durch Einbauteile, Löcher oder ähnliches aufweisen.
• einen kräftigen Querriegel in Höhe des Instrumentenpilzes, der die Stringer zusätzlich daran hindert, zur Seite auf zu beulen und zu brechen und der wirklich fest mit den Seitenwänden verbunden ist.
• einen Spant hinter dem Rückenlehnenspant, der die dort entstehenden Einbeulungen des Rumpfes verhindert, durch welche wiederum der Stringer überlastet würde.

Mit diesen drei Maßnahmen kann man schon enorm viel erreichen!

Beim nächsten Besuch in Bruchsal lag eine Kalkulation vor und es wurde festgestellt:
Wir bieten ein Sicherheitscockpit für die DG-800 an – konsequent gebaut entsprechend den derzeitigen Erkenntnissen.
Wir wollen nicht irgendwann mit dem Wissen leben müssen, dass ein Pilot verunglückt ist, der hätte überleben können, wenn wir nur das uns zur Verfügung stehende Wissen in praktische Arbeit umgesetzt hätten.
Und wie nennt man ein solches konsequent nach neuesten Erkenntnissen gebautes Cockpit? Der Name “Sicherheitscockpit” ist ja schon vergeben.
Also ist es ein “konsequentes Sicherheitscockpit”!

Was kostet das konsequente Sicherheitscockpit?

• Die Entwicklungszeit hat fast 20 Monate gedauert von den Konstruktionszeichnungen über den Formenbau bis zu allen Änderungen, die an der Steuerung notwendig waren. Der Aufwand kann von uns nur schwer geschätzt werden.
• In der Produktion müssen eine Reihe zusätzlicher Teile gebaut und montiert werden. Besonders die kraftschlüssige Verbindung der Rumpfhälften über den Querriegel ist schwierig zu realisieren.
• Das Cockpit wird um etwa 9,7 KG schwerer und damit das “Gewicht der nichttragenden Teile”
• Im Bereich des rechten Oberarms wird das Cockpit um etwa 2,0 cm enger. An der linken Seite verschwindet der Stringer unter der sowieso schon vorhandenen Verkleidung der Steuerung und stört dort nicht.

In dem schon zitierten Artikel wird ein denkbarer Preis bereits genannt. Aber in Wirklichkeit ist das konsequente Sicherheitscockpit billiger.

Was kostet dagegen Ihr Leben und Ihre Gesundheit?

Ausschließlich aufgrund des vorletzten Punktes wird das konsequente Sicherheitscockpit optional angeboten. Piloten von mehr als 1,83 m Körpergröße oder Gewichten um die 95 KG könnten aus Gründen der Bequemlichkeit darauf verzichten wollen und wir wollen es ihnen nicht aufzwingen. Sonst hätten wir diese Neuentwicklung serienmäßig gemacht.

Wann kann man das Cockpit bestellen?

Sofort.
Alle Maschinen der Baureihe DG-800 können mit konsequentem Sicherheitscockpit ausgerüstet werden. Die DG-808C hat es inzwischen sogar serienmäßig.

Was machen die anderen Hersteller?

Wir hatten während der Entwicklungszeit des neuen Cockpits Gelegenheit, Maschinen anderer Hersteller zu besichtigen.
Die dort angebotenen Lösungen sind zwar im Detail unterschiedlich zueinander aber ein “konsequentes Sicherheitscockpit” – konstruiert für einen Aufschlag wie im obigen Crashtest simuliert – bietet niemand an:
Alle Haubenrahmen sind natürlich höher gezogen als bei den Flugzeugen von DG. Die große Haube ist ja gerade unser “Markenzeichen” und führt – das wird man ehrlich sagen müssen – zu einer Festigkeit, die etwas niedriger ist als die von hochgezogenen Haubenrahmen. Andererseits kommt die große Haube natürlich sehr der aktiven Sicherheit zugute – insbesondere der Verringerung der Gefahr von Zusammenstößen in der Luft.
Hier wird sicher jeder Pilot sich selbst eine Meinung bilden müssen, was ihm wichtiger ist.
Mehrere Typen hatten an den Seiten unter dem Haubenrahmen stark ausgeführte Verkleidungen, die bei einem Crash Kräfte um den Piloten herum leiten könnten. Alle diese Verstärkungen weisen aber leider mehrere “Sollbruchstellen” auf.
Zum einen enden sie offensichtlich am hinteren Haubenrahmen und lassen so den Flügel ungebremst gegenüber dem Piloten. Zum zweiten sind sie gespickt mit Löchern. Da wird ein ganzes Steuergestänge durch die Verstärkung gebohrt oder Schlitze für den Wasserballast-Ablasshahn zerstören die statische Struktur. Bei einem Unfall werden solche “Stringer” genau an der Stelle brechen und sind somit weitgehend nutzlos.
Und dennoch gibt es signifikante Unterschiede in den Cockpits anderer Hersteller:
Die Fairness gebietet es, hier insbesondere Gerhard Waibel von der Firma Alexander Schleicher zu nennen, der sich wie kein anderer Hersteller Gedanken zur Erhöhung der Cockpit-Festigkeit gemacht hat. Dafür erhielt er 1991 den OSTIV-Sicherheitspreis für das Cockpit der ASW-24. In seinen Konstruktionen wurden als erstes neue Materialien eingesetzt, die sich im Formel-1 Bereich für die Absorption von Aufprallenergien bewährt haben.
Ich denke, dass die heutigen Seriencockpits der Firma Schleicher die festeste Struktur von allen aufweisen und in der Beziehung auch noch einem DG-800 Seriencockpit überlegen sind. Ob das neue Cockpit der DG-808C “besser” oder “schlechter” ist, als das von Schleicher, verbietet sich mir zu beurteilen. Aber ganz ehrlich: Ich weiß es auch nicht!
Im Gegenzug bietet die DG-808 auf jeden Fall den niedrigeren Haubenrahmen mit der Folge des einfacheren Notausstiegs.

Was wird bei einem Unfall in der Praxis passieren?

Zum einen ist der Test auf der Crashbahn des TÜV nicht ganz realistisch, weil die dort zuletzt erprobte Geschwindigkeit von 70 km/h in der Situation eines wirklich Absturz oft überschritten werden wird.
Andererseits sieht die Praxis aber auch wesentlich optimistischer aus:

• Im Test wurde von einem maximalen Gewicht von 525 KG ausgegangen. Das ist zweifellos korrekt, aber oft wird ein Segelflugzeug ohne Wasserballast geflogen und ist dann viel leichter
• Es wurde der Stoß mit der Rumpfspitze zuerst simuliert. Nun ist aber jeder Unfall anders und oft schlägt das Flugzeug zuerst mit der Flügelspitze auf, wird dann herum gewirbelt und berührt erst danach mit der Rumpfspitze den Boden. Damit wird aber eine nicht unerhebliche Stoßenergie vom Flügel aufgenommen und wird nicht mehr die Cockpitstruktur belasten
• Die Haube wurde beim Versuch weggelassen. Natürlich wird sie bei jedem schwereren Unfall zerstört. Aber auch das nimmt nicht unerheblich viel Stoßenergie auf, bevor die Haube davon fliegt
• Vor allem aber wird in der Praxis das Flugzeug sich weitgehend zerlegen:

Wenn der Rumpf ohne konsequentes Sicherheitscockpit aufschlägt, “fliegt” der Flügel zuerst fast ungebremst weiter, wie es im Film zu sehen war. Erst der Pilot selbst bremst “mit seinem Leben” den Flügel ab – so makaber das auch klingt.
Mit festen Stringern dagegen werden die Flügel sofort deutlich abgebremst und ihre Struktur wird nahezu sofort versagen. Die Holme halten sehr hohe Kräfte in der vertikalen Richtung aus, denn dafür sind sie gebaut. Gegenüber Scherkräften in horizontaler Richtung sind sie dagegen vergleichsweise schwach, denn solche Kräfte treten im Flug nur wesentlich geringer auf. Im Ergebnis wird der Flügel nach vorn abbrechen und ungebremst allein weiter “fliegen”, bis er am Boden zerschellt. Das passiert insbesondere, wenn die Flügel schwer mit Wasser beladen sind. Gleichzeitig wird die Rumpfröhre abbrechen und samt Leitwerk davon fliegen. Ein Segelflugzeug mit einer Masse von 525 KG wird so plötzlich auf ein Rumpf-Vorderteil samt Pilot von nur noch etwa 190 KG reduziert – beim Motorsegler verbleiben vielleicht 280 KG. Diese Restmasse kann von der Cockpitstruktur natürlich viel stärker abgebremst werden, bevor die Struktur versagt. Die dabei entstehenden Beschleunigungskräfte werden für den Piloten wesentlich höher sein als im Versuch auf der Crashbahn, aber mit richtig angelegten Sicherheitsgurten stellt das auch kein Problem dar.
So müsste ein Pilot in einem echten Flugzeug auch Abstürze mit einer Geschwindigkeit von deutlich mehr als 70 km/h relativ unbeschadet überleben können.
Garantieren kann das natürlich niemand.

Was folgt aus all diesen Erkenntnissen für den Piloten:

Wenn Sie sich noch einmal den Vortrag von Bruno Gantenbrink durchlesen, dann werden Sie erkennen müssen, dass unser Sport sehr gefährlich ist, ja dass er viel gefährlicher ist als Auto fahren, dass er eben “saugefährlich” ist!
Im Auto haben Sie eine Knautschzone, konstruiert nach Hunderten von Crashtests. Sie haben auch vielleicht einen Airbag, (den Sie im Segelflugzeug nicht benötigen) und Gurtstraffer.
Ihr Flugzeug stellt aber für Ihre Gesundheit ein viel viel größeres Risiko dar als Ihr Auto, wie es Bruno Gantenbrink in seiner realistischen Art dargestellt hat.
Daraus folgt zwingend:

Ein konsequentes Sicherheits- Cockpit wird Ihre persönliche Sicherheit und Überlebenswahrscheinlichkeit deutlich mehr erhöhen als alle Sicherheitseinrichtungen Ihres Autos zusammen genommen.

Wie viel ist Ihnen Ihre persönliche Lebenssicherheit wert?

– friedel weber –

Hauben-Befestigung

Es gibt noch einen weiteren Aspekt zur Erhöhung der Cockpit-Sicherheit und das ist die Art der Befestigung der Haube.
Wie Sie wissen, ist unsere Haube bei allen Einsitzern nur vorn gelagert und klappt beim Öffnen nach vorn auf. Das hat zwei wichtige Vorteile:

• Zum einen genügt ein einziger Hebel für den Haubennotabwurf. Wenn Sie sich in einer äußerst gefährlichen Situation befinden und Ihr Flugzeug verlassen müssen, kommt es auf Bruchteile von Sekunden an. Dann ist es wichtig, dass nur ein Hebel gezogen zu werden braucht statt der zwei bei anderen Flugzeugmustern.Als Gegenargument wird oft gebracht, dass aber durch eine einfache Fehlbedienung – versehentliches Ziehen des Notabwurfs – sofort die ganze Haube wegfliegt. Dazu wäre zu sagen, dass bei derzeit 1.800 gebauten Flugzeugen ein solcher Unfall noch nicht dokumentiert ist.
• Zum zweiten kann eine vorn gelagerte Haube im Flug nicht versehentlich aufgehen und das ist bei seitlich zu öffnenden Hauben tatsächlich schon mehrfach passiert und hat selbst Todesfälle zur Folge gehabt.

Es gab sogar “Experten”, die manuell betriebene Mückenputzer verwendeten und im Flug die Haube öffneten, um sie von einer Seite auf die andere zu setzen. Mit Sicherheit keine empfehlenswerte Art aber immerhin möglich, da eine nicht korrekt verriegelte Haube unserer Flugzeuge lediglich mehr Geräusch und Widerstand macht aber sonst gar nichts.
Schließlich gehört heute zwingend ein “Röger-Haken” an die hintere Kante der Haube. Er hält die Haube nach Auslösung des Notabwurfs hinten fest, so dass sie  vorn hochsteigt und blitzartig nach hinten/oben wegfliegt.
Ohne einen solchen Röger-Haken kann sich die Haube in alle Richtungen bewegen und dem Piloten möglicherweise an den Kopf schlagen.
Wir bieten sogar eine Nachrüstung für eine Art Röger-Haken für alle älteren Modelle an.

Übrigens: Bei den ersten DG-100 war die Haube bekanntlich noch geteilt. Später wurden dann viele Maschinen auf die neue große Haube umgerüstet.

Falls Sie also eine der ersten DG-100 besitzen – wäre das nicht eine schöne Verjüngungskur für Ihr Flugzeug?